12位串行A_D转换器MAX1247原理与应用

2022-12-03 来源：客趣旅游网

第14卷第1期　　　　　　　　华北航天工业学院学报Vol114No11　　　　　　　　　　　　　　　　2004年3月JournalofNorthChinaInstituteofAstronauticEngineering　Mar12004

12位串行AΠD转换器MAX1247原理与应用

王喜斌　　　常淑英

(11华北航天工业学院　电子工程系,河北廊坊065000;21廊坊美联制动装置有限公司,河北廊坊065000)

摘　要:MAX1247是MAXIM公司推出的4通道12位串行AΠD转换器,其内部具有SPI串行接口,高速、低功耗。本文详细介绍了MAX1247的工作原理、工作时序及与单片机系统的接口电路及有关的读写程序。关键词:单片机;模数转换器;MAX1247;SPI

中图分类号:TP335　　　文献标识码:A　　　文章编号:1009-2145(2004)01-0011-04

0　概　述

MAX1247是美国MAXIM公司推出的一种低功

使器件掉电;为高时,使参考缓冲区放大器处于内部补偿模式;将其浮动,则使参考缓冲区放大器处于外部补偿模式;

●　VREF(8):参考电压输入端;●　REFADJ(9):参考缓冲放大器的输入端;

●　AGND●　DGND●　DOUT●　SSTRB●　DIN●　CS

耗、4通道、12位串行模数转换芯片。该芯片是一

种逐次逼近式模数转换芯片,其内部自带与微处理器的串行接口SPI。同时,它还可以在连续转换模式下对外部4通道模拟输入信号进行顺序转换,且单一电源供电(217V～5125V)。与其他AΠD转换器相比,MAX1247具有较低的功耗和丰富的片上资源,且内部结构紧凑,集成度高,工作性能好,非常适用于便携式仪器仪表开发。1　引脚说明图1所示为MAX1247的引脚图。MAX1247具有16个引脚,各引脚定义如下:

(10):模拟地;(11):数字地;

(12):串行数据输出端;(13):转换结束;

(14):数据输入端;(15):片选端;(16):时钟输入端;

●　SCLK

2　工作模式及工作时序211　工作模式

MAX1247有以下4种工作模式:

(1)UNIΠBI(单极性转换Π双极性转换):在UNl

模式下,输入的模拟量可在0V～VREF之间;在BI模式下,输入的模拟量在2VREF/2～VREF/2之间;(2)FULLPOWER:掉电模式;

(3)INTERNALCLOCK/EXTERNALCLOCK(内时钟模式/外时钟模式):在外部时钟模式下,通过

图1　MAX1247的引脚图

外部时钟控制数据的移入和移出,同时控制模数转换,因此要求模数转换必须在一定的时间内结束,否则转换结果将会降低,如果外部时钟的频率低于100kHz,最好用内部时钟模式;在内部时钟模式

(1):电源端;

●　CH0～CH3(2,3,4,5):模拟信号输入

●　VDD

通道0～3;●　COM(6):模拟输入的参考地;●　SHDN(7):关闭输入控制端,为低时,将

收稿日期:2003-12-09

作者简介:王喜斌(1968-),男,黑龙江华川人,工程师,长期从事计算机应用及自动控制方面的研究工作。

下,MAX1247自动生成转换用时钟,无须单片机生成转换时钟,就可以读入AΠD转换的结果;　　　

(4)SNGLE/DIFFERENTIAL(单极性输入模式Π双极性输入模式):在SNGLE模式,由CH0、CH1、—

—11

2004年3月华北航天工业学院学报第14卷

CH、CH3输入端信号分别和COM端口构成4路输

入信号;在DIFFERENTIAL模式,CH0/CH1两输入端间将构成差动输入,CH2/CH3两输入端间将构成差分输入。212　工作时序

(1)控制字格式

在启动MAX1247开始进行AΠD转换之前,必须先送一个控制字到MAX1247的内部锁存器中,使得MAX1247自动选择其工作模式。

命令控制字的定义格式如下:

别为001、101、010以及110四种编码时,分别选择CH0、CH1、CH2及CH3进行AΠD转换;当此位为0时,选择2路CH0、CH1或CH2、CH3为差动输入方式。

●　UNIΠBIP:当此位为1时,为单极性转换,输入电压在0～VREF之间;当此位为0时,为双极性转换,输入电压在2VREFΠ2～VREFΠ2之间。时钟及功率下降模式。当PD1、PD0为00时,全功率下降;为01时满功率下降;为10时,内时钟模式;为11时为外时钟模式。

(2)AΠD转换过程

MAX1247在时钟脉冲的作用下,进行逐次逼

●　PD1、PD0:

当CS变成低电平后,输入

MAX1247的第一个“1”为启动位。

●　SEL0～SEL2:通道模式选择位。当此位为1时,CH0～CH3为四路单极性输入方式,当SEL2、SEL1、SEL0分

●　SGLΠDIF:

●　START:

近式A/D转换,每24个时钟周期完成一次转换和

读出操作。在AΠD转换速度要求不是很快时,常选用内部时钟模式,常用的内部时钟模式的时序如图2所示。

图2　内时钟模式时工作时序

　　其主要工作过程为:

首先根据系统要求设定MAX1247的控制字,例如需转换通道0、单极性、内时钟模式,控制字为9EH。

当片选端CS变为低电平时,DOUT处于低电平,SSTRB处于高电平,此时,使DIN输入端置为高电平;在第一个SCLK的上升沿将DIN的第一位数据“1”移入内部移位寄存器中,即移入START开始位;接着在余下的7个SCLK的上升沿将控制字的其他位移入内部移位寄存器中,在控制字的最后一位数据被移入之后,即在第8个SCLK的下降沿,SSTRB变低,经715us之后,AΠD转换结束,SSTRB变高。转换结束后,使CS变低,在以下的12个SCLK的下降沿,逐一将转换后的结果即12位二进制数,从DOUT端移出来,最高有效位在

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前,其余按顺序移出;最后连续输入4个SCLK脉冲,在每个SLCK脉冲的下降沿移出相应的无效位,构成24个时钟转换方式,完成一次AΠD转换和转换结果读出。3　应用实例

MAX1247具有SPI串行接口,SPI属于同步串

行通信接口,接口简单,因此可以使用51单片机的P1口模拟SPI协议与MAX1247连接。图3所示电路为单片机系统在石油含气含水测试仪中的应用,石油的温度、压力、流量通过信号调理电路后,输入MAX1247的CH0、CH1、CH2端。

在MAX1247与51单片机的接口电路中:P113定义为转换数据输出端;P112定义为时钟端;P111定义为数据输入端;P110定义为片选端。—

第1期王喜斌等:12位串行AΠD转换器MAX1247原理与应用2004年3月

图3　应用MAX1247构造的单片机采集系统

　　由于单片机与MAX1247的连接采用串行口连接方式,使得扩展12位的AΠD转换器只占用了单片机很少的口资源,因此可以应用单片机构造出较好的数据采集控制系统,并可广泛应用于各种适合于其应用的领域。如应用于粮食、石油等行业,进行温度、湿度及流量等方面的测量。

应用MAX1247进行AΠD转换的程序编制如下:

voidtime1()interrupt1

　　　　　　　Π3流量、温度、压力采集中断程序3Π{　ucharxdatakkl=0,l=0;

　　　{;}

　　　P1-0=1;

　　　for(kkl=0;kkl〈2;kkl++)　　　{;}　　　P1-0=0;　　}　　P1-1=1;　　for(l=0;l〈6;l++)　　{;}　　P1-1=0;　　lldatatransfer=0;

　　　　Π3流量AΠD转换的中间结果3Π　　P1-0=1;　　for(l=0;l〈12;l++)

Π3AΠD转换12次后,流量值保存在lldate[lldatacounter]3Π

　EA=0;　TR0=0;　ET0=0;

　TH0=-(50000Π256);

　TL0=-(50000%256);　　P1-1=0;

Π3流量AΠD转换,P1-1为片选3Π

　　adaddress=0x9e;

Π3流量在通道0,

MAX1247控制字为“9E”3Π

　　{

　　　　P1-0=0;　　　　P1-0=1;　　lldatatransfer=P1-3;

　　lldatatransfer=lldatatransfer〈〈(11-l);

　　lldata[lldatacounter]=lldata[lldatacounter]|ll2datatransfer;

　　for(l=0;l〈8;l++)

Π3送控制字到MAX1247的内部寄存器3Π

　　{

(7-l))&　　　adaddress=(adaddress〉〉0x01;

　　　　　　　}

for(l=0;l〈4;l++)

Π3完成24个时钟的AΠD转换模式3Π

　　　{

　　　　P1-0=0;　　　　P1-0=1;

—13

—

　　　P1-2=adaddress;

Π3P1-2为数据输入端3Π

　　　P1-0=0;Π3P1-0时钟3Π

　　　for(kkl=0;kkl〈2;kkl++)Π3延时3Π

2004年3月华北航天工业学院学报第14卷

　　tdatatransfer=P1-3;　　　}

　　P1-1=0;　　　　　　　Π3温度AΠD转换一次3Π　　P1-0=0;　　adaddress=0xde;

Π3与流量转换相同,只是控制字为“DE”3Π

　　for(l=0;l〈8;l++)　　……　　P1-1=0;Π3压力AΠD转换一次3Π　　P1-0=0;

　　adaddress=0xae;

Π3与流量转换相同,只是控制字为“AE”3Π

　　for(l=0;l〈8;l++)

　　……

}

4　结束语

随着电子技术的不断发展,各种串行接口芯片的应用越来越多,如串行AΠD、DΠA及各种接口芯片等,而且串行芯片的运行速度能够满足工程的需要。本文详细论述了AΠD转换芯片MAX1247的工作原理,接口方法及编程技术,并给出了一个具体的MAX1247的应用电路,该电路集模拟量输入、实时时钟、模拟输出、键盘显示、打印等功能与一体,可扩展应用于各种控制系统中。参考文献:

[1]徐朝农,黄长喜.MAX1247芯片在MCS-51系列中的

应用[J].国外电子元器件,2001,(5).

[2]杜友福,李华贵.串行12位ADCMAX1247及其应用

[J].电测与仪表,2002,(2).

TheoryandApplicationAboutSerial12-BitAΠDMAX1247WANGXi-bin　　　CHANGShu2ying12

(11ElectronicsEngineeringDepartment,NorthChinaInstituteofAstronauticEngineering,Langfang065000,China;

21LangfangMeilianBrakeEquipmentCo.Ltd,Langfang065000,China)

Abstract:Max124712-BitAΠDismakeninMAXIMCompany,Max1247combine4-channel,serialSPIwithhighconversionspeedandlowpower.Thispaperintroducestheperformanceandcycletimeofserial12-BitAΠDMAX1247,thehardwareinterfaceandreadingandwritteringprogrammingbetweenMax1247andsignlmicroprocessor.Keywords:signlmicroprocessor;AΠDconverter;MAX1247;SPI

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